Продолжение. Начало в № 43.

Upgrade

Даже если компьютер полностью проверен изготовителем несовместимость со всем, что может кому-нибудь пригодиться, проблема не исчерпана. Наращивая в будущем его возможности владелец создает новую конфигурацию, уже никем не испытанную.

Поэтому, чтобы подключить к компьютеру новые блоки, лучше обратиться к специалистам (самая известная московская фирма, занимающаяся подобным сервисом, – "Пирит" – далеко не единственная). Они уже не раз ставили то, что для вас все еще новинка. И не раз разбирались в нюансах совместимости старого вина с новыми мехами.

А еще спокойнее сразу покупать машину "на вырост", исходя не только из своих нынешних потребностей, но и из перспектив хотя бы года на 2-3.

Basic Input-Output System

В постоянной памяти персонального компьютера записан набор программ

базовой системы ввода-вывода (BIOS). Это один из немногих компонентов, защищенных патентами фирмы IBM. Поэтому изготовители, которые не хотели переплачивать за лицензию, разработали – и продают другим – свои варианты этих программ.

Лично мне больше всего нравится BIOS фирмы American Megatrends, Inc (AMI), так как эта система позволяет мне настроить компьютер так, как мне хочется. Но Phoenix, например, ничем не хуже. А вот с BIOS Compaq некоторые из моих любимых программ совместимы плохо – хотя и в очень редких случаях.

Любая версия BIOS гарантирует выполнение любой программы, написанной согласно стандартам IBM PC. Беда только в том, что ради эффективности стандарты нарушаются. Например, для каждой из популярных в России программ увеличения емкости дискет найдется компьютер, на котором она не работает. Если у вас есть необходимые или любимые программы -проверьте, как они работают на новом компьютере, причем ДО его покупки.

BIOS в компьютерах Apple в десятки раз больше, чем в IBM-совместимых, – до 2 Мбайт. Она включает, в частности, множество программ, обеспечивающих вывод графики на экран. Так что Macintosh, в отличие от IBM PC, изначально (а не после 10 лет мучений) приспособлен к работе в графическом режиме, несравненно более удобном для рядового пользователя. Собственно, Windows для IBM PC -лишь слабое подражание графическому интерфейсу Apple.

Недавно установлен стандарт на BIOS для компьютеров на процессоре PowerPC. Они будут содержать все необходимое для всех трех создателей процессора. IBM включает в BIOS поддержку своей операционной системы OS/2 (на IBM PC она заметно мощнее любой нынешней версии Windows). Apple обеспечивает выполнение своей System (MacOS), в том числе и ее перспективных версий, находящихся пока в разработке. Motorola, недавно купившая у Microsoft лицензию на использование операционной системы Windows NT, добавляет программы, достаточные для ее эффективной работы.

Кроме того, в PowerPC BIOS войдут программы, необходимые для имитации работы (эмуляции) двух основных типов процессоров, используемых ныне в ПК: Motorola 680x0 и Intel 80x86. Благодаря этому можно будет применять на новых компьютерах почти все ранее написанные программы для Macintosh и IBM PC Но, конечно же, с потерей в производительности: эмуляция – дело не быстрое. Но все же деньги, уже вложенные в покупку программ, не пропадут. Так что с начала 1996-го можно смело брать PowerPC-компьютер. Если будет на что.

Complex/Reduced Instruction Set Computer

Программисту очень удобна машина, выполняющая одной командой какую-нибудь сложную операцию. Например, в М-20 (советская разработка начала 60-х) была команда извлечения квадратного корня. Неудивительно: компьютер предназначался для научных (прежде всего баллистических и ядерных) расчетов. Я с этим компьютером работал немало и заверяю: для программиста он действительно приятен.

А команды микропроцессора iAPX-432 фирмы Intel непосредственно соответствуют основным конструкциям одного из сложнейших языков программирования Ада.

Но чем сложнее команды, тем сложнее схемы, их выполняющие. Тем труднее сделать эти схемы быстродействующими. Тем больше и дороже процессор.

Да и запутаться в обширном наборе команд легко. В классических компьютерах IBM/360 (американская разработка начала 60-х) почти половина команд вообще большинством трансляторов (систем автоматизации программирования) не используется.

Поэтому программисты уже давно определили, какого минимального набора команд достаточно, чтобы программы из них было легко и удобно строить. А инженеры разработали схемы быстрого выполнения именно таких удобных команд.

Программа из подобных простейших команд получается, конечно, длиннее, чем из сложных. И пишется дольше. Но каждая команда исполняется настолько быстро, что программа в целом все равно занимает меньше времени. Кроме того, легче учесть взаимовлияние простых команд. Значит, проще оптимизировать программу, а затем эту оптимизацию автоматизировать.

Две противоположные тенденции, именуемые "компьютер с полным набором команд" и "компьютер с ограниченным набором команд", конкурируют давно. Как правило, любые новые достижения инженеров реализуются в ограниченном наборе (RISC), _{а по} мере совершенствования переходят и в полный (CISC). Первые микропроцессоры явно относились к классу RISC, но постепенно усложнялись.

RISC-процессоры используют в системах управления приборами – там набор выполняемых операций заведомо невелик. Стоят они и в быстродействующих компьютерах для научных расчетов, машинной графики – рабочих станциях: там скорость работы важнее проблем программирования.

Недавно найдены новые способы ускорения работы RISC-процессоров. Если команды просты, легко определить, какие из них для каких поставляются исходные данные. И переупорядочить команды так, чтобы те из них, которые не влияют друг на друга, выполнялись одновременно: ведь если схемы просты, легко их продублировать для параллельной работы.

Поэтому сейчас основные изготовители микропроцессоров ориентируются на RISC Например, разработанный совместно Apple, IBM и Motorola процессор PowerPC – ярко выраженный RISC.

Собственно, Motorola и раньше выпускала RISC-процессоры серии 88000. Так же как и ее основной конкурент Intel – 80860 и его упрощенный вариант 80960. Эти процессоры используются в основном в специализированных системах машинной графики, включая лазерные принтеры. Выпускались на их основе и платы арифметических ускорителей для персональных компьютеров. Но программ, использующих эти возможности, написано немного. Популярностью они не пользовались, и выпуск этих приставок заглох.

Нынешние процессоры Intel 80x86 – очень даже CISC. Но схемы процессора, реализующие эти команды, используют приемы, найденные именно для RISC-процессоров. А сложные команды, унаследованные от предыдущих этапов развития, автоматически развертываются в последовательность RISC-операций.

Microprocessor

Был некогда рядовой изготовитель микросхем для управления приборами – фирма Intel. Но усложнялись приборы, усложнялось и управление. В конце концов инженерам надоело к каждому прибору создавать новую интегральную схему. Да и техника уже позволяла уместить на одном кристалле что-нибудь действительно серьезное. И в 1971-м вышел в продажу микропроцессор Intel 4004.

Решение революционное. Сложность разработки новых систем управления инженеры перевалили на плечи программистов. И те сразу начали требовать.

Микропроцессор 4004 обрабатывал за одну команду всего 4 бита (полбайта). Это заставляло даже элементарные расчеты растягивать на десятки команд. Поэтому следующий микропроцессор работал уже с целым байтом. Естественно, обозначили его (отказавшись от обычной порядковой нумерации изделий) 8008.

Следующий микропроцессор учитывал требования программистов к набору команд общего назначения (8080), затем – к командам ввода-вывода (8085). С процессором 8080 советского производства я работал несколько лет: участвовал в разработке универсального устройства управления – микроконтроллера. Подтверждаю: он для этой цели довольно удобен.

Следующий процессор Intel – 8086 – обрабатывал за одну команду уже 2 байта (16 битов). Но к тому времени было много устройств, рассчитанных на подключение к однобайтовым информационным каналам. Чтобы работать с такими устройствами, не тратя лишних денег на двухбайтовый канал, создали процессор 8088. Он по внутреннему устройству совпадает с 8086, но с внешним миром общается по однобайтовому каналу и поэтому работает вдвое медленнее (для многих приложений это неважно).

4004 умел без особых ухищрений работать всего с 256 байтами памяти.

8008 – уже с 65536 (64 К). Но и этого не всегда хватало. 8086 обучен работе с 1 Мбайт памяти (странным и крайне нелогичным образом). Следующий процессор – 80286 – работает с 16 Мбайт, а заодно оснащен командами, упрощающими переключение с одной программы на другую. Это позволило организовать на его основе эффективно работающие многозадачные системы. Компьютер IBM PC AT с этим процессором долго был основным во всем мире, а в России (СНГ) популярен и поныне.

Следующий процессор Intel – 80386 – обрабатывает одной командой до 4 байт и способен распорядиться памятью до 4 Гбайт. Хотя и этого далеко не всем хватает!

Intel versus Motorola

Успех новинки рождает подражателей. Вслед за Intel микропроцессоры начали выпускать многие Большинство новинок (из-за очевидных технологических преимуществ) относились к категории RISC. Но и в области CISC кое-кто преуспел.

Фирма Zilog устранила некоторые явные (исторически накопившиеся) нелогичности в системе команд процессора Intel Получилось неплохо. Самый популярный долгое время бытовой компьютер ZX Spectrum фирмы Synclair (и сотни его советских клонов) построен именно на процессоре Z-80 – усовершенствованной версии Intel 8080. Да и вариации Zilog на тему более поздних разработок Intel также популярны – прежде всего в игровых приставках и системах управления.

Подражая – не обгонишь. И серьезный успех выпал на долю фирмы Motorola, выбравшей свой путь.

Система команд процессоров Intel складывалась исторически, исходя в основном из желания использовать накопленные заделы. Особенно четко это видно на примере 8086. Типичная "вторая система", куда разработчики вкладывают все хорошие идеи, не реализованные в первой разработке. Не заботясь о том, насколько эти идеи между собой согласуются. И насколько удобно их использовать.

A Motorola взяла за основу мини-ЭВМ PDP-11 фирмы Digital Equipment Corporation. К тому времени DEC доминировала на рынке мини-машин прежде всего благодаря хорошо продуманной и очень удобной системе команд. Фирма Motorola упростила эту систему с учетом ограниченных в ту пору возможностей микропроцессора. Да и опыт эксплуатации PDP-11 показал, что из ее функций наиболее полезно, а что не столь удачно.

Уже первый в мире персональный компьютер – Apple – использовал микропроцессор Motorola. А когда из однобайтового 6800 родился двухбайтовы и 68000, фирма Apple создала Macintosh – бесспорно, куда более совершенный, чем IBM PC на Intel 8088.

Увы, произошло это лишь в 1984-м, когда производственные мощности крупнейшей компьютерной фирмы IBM и десятков клонмейкеров уже наводнили мир дешевыми примитивными PC. Так что рынок сбыта изделий Motorola оказался крайне ограничен.

На базе микропроцессоров Motorola строится не только продукция Apple. Замечательные игровые компьютеры Atari и Amiga, обросшие богатейшими аудиовизуальными возможностями (в Одессе почти вся телереклама делается на этих компьютерах). Рабочие станции Sun для научных расчетов Наконец, удивительно мощный и удобный компьютер NeXT. Его автор – один из двух создателей Apple Стив Джобе – для реализации нового проекта вынужден был покинуть в 1987-м родную фирму.

Увы, счастье недолговечно. Sun разработала удачную RISC-систему SPARC и давно уже работает только с ней. Atari и Amiga вытеснены с рынка платами-приставками к IBM PC и Apple Macintosh, и недавно выпуск этих компьютеров прекращен.

A NeXT опередил свое время лет на пять. Лишь недавно в других персоналках появились некоторые из возможностей, заложенных в эту машину изначально. Но в эти годы с компьютером NeXT рисковали работать лишь немногие. Спроса не было. Джобс прекратил производство своего компьютера, полностью переключился на развитие его операционной системы NeXTStep ("следующий шаг") и адаптацию ее к другим компьютерам. Система столь хороша, что даже на IBM PC (увы, не слабее 486) с нею работать приятно.

Оставшись почти без рынка, Motorola не сдалась. В1993-м совместно с IBM и Apple разработан микропроцессор PowerPC, имеющий уже RISC-архитектуру. В нем учтен опыт собственных RISC-процессоров серии 880x0 и IВМ'овских POWER, пожелания программистов IBM и Apple. Производительность даже первого изделия новой серии – 601 – заметно выше появившегося одновременно Intel Pentium. А в следующих выпусках – 604, ?????, 620 – не только вычислительная мощность будет гораздо выше, но и добавятся средства эмуляции системы команд Intel, чтобы можно было использовать старые программы.

Motorola – это не только микропроцессоры. В первую очередь, это системы радиосвязи: сотовые телефоны, спутниковая телефония, пейджеры. Сейчас намечается тенденция "мобильных вычислений" – подключения переносных компьютеров к глобальным сетям через радиотелефоны Накопленный в этой области опыт в сочетании с новым поколением процессоров дает Motorola неплохие шансы.

80-е годы и начало 90-х прошли под знаком Intel. Неужели рыночная погода меняется?